RU64628U1

RU64628U1 - LASTING FURNACE WITH INTERMEDIATE COMBINED HEAT

Info

Publication number: RU64628U1
Application number: RU2006139901/22U
Authority: RU
Inventors: Рафаил Айзикович Юдин; Сергей Валентинович Ковряков; Алексей Владимирович Виноградов; Алексей Николаевич Яничев; Вадим Клавдиевич Селезнев
Original assignee: ОАО "Северсталь-метиз"
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-07-10

Abstract

Полезная модель относится к металлургии железа, в частности, к печам мало- и безокислительного нагрева стальной металлопродукции, например проволоки, и может быть использована на металлургических и машиностроительных заводах. Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности использования топлива, качества металлопродукции и срока службы секций промежуточного пода при снижении их стоимости. Новизной предлагаемой протяжной печи является то, что стандартные горелочные камни снабжены дополнительными насадками, толщина боковой футеровки печи увеличена на их длину, а секции промежуточного пода по всей длине печи выполнены из стойкого к ударным нагрузкам материала. Новизной печи является также то, что в камерах предварительного нагрева и выдержки секции промежуточного пода выполнены из жаростойкого чугуна, а в камере окончательного нагрева - из жаростойкой стали.The utility model relates to the metallurgy of iron, in particular, to furnaces for low and non-oxidative heating of steel metal products, such as wire, and can be used in metallurgical and engineering plants. The technical task of the proposed utility model is to increase fuel efficiency, quality of metal products and the service life of the sections of the intermediate hearth while reducing their cost. The novelty of the proposed broaching furnace is that standard burner stones are equipped with additional nozzles, the thickness of the side lining of the furnace is increased by their length, and the sections of the intermediate hearth along the entire length of the furnace are made of impact-resistant material. The novelty of the furnace is also that in the pre-heating and holding chambers, the sections of the intermediate hearth are made of heat-resistant cast iron, and in the final heating chamber, they are made of heat-resistant steel.

Description

Полезная модель относится к металлургии железа, в частности, к печам мало- и безокислительного нагрева металлопродукции, например проволоки, и может быть использована на металлургических и машиностроительных заводах.The utility model relates to metallurgy of iron, in particular, to furnaces for low- and non-oxidative heating of metal products, such as wire, and can be used in metallurgical and engineering plants.

Известны печи по патентам РФ №1570311 и 2139444 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 В 9/28), содержащие последовательно размещенные камеры предварительного нагрева, окончательного нагрева и выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны высокотеплопроводным промежуточным подом, выполненным в виде секций, установленных на начальном участке камеры предварительного нагрева и полностью в камере окончательного нагрева с зазорами по длине печи. В конце камеры предварительного нагрева под промежуточным подом установлен рекуператор для нагрева первичного воздуха, подаваемого на горение. В боковых стенах камеры окончательного нагрева над промежуточным подом установлены горелки для неполного сжигания природного газа, снабженные стандартными огнеупорными горелочными камнями, а под ним - сопла для дожигания продуктов неполного сгорания вторичным воздухом.Known furnaces according to the patents of the Russian Federation No. 1570311 and 2139444 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 В 9/28), containing sequentially placed chambers of preheating, final heating and holding the metal at a given temperature, divided by parallel height zone highly heat-conducting intermediate hearth, made in the form of sections installed on the initial section of the pre-heating chamber and completely in the final heating chamber with gaps along the length of the furnace. At the end of the preheating chamber, under the intermediate hearth, a recuperator is installed to heat the primary air supplied to the combustion. In the lateral walls of the final heating chamber above the intermediate hearth there are burners for incomplete combustion of natural gas, equipped with standard refractory burner stones, and under it there are nozzles for afterburning products of incomplete combustion with secondary air.

На печах малоокислительного нагрева металлопродукции, как правило, устанавливают горелки с незавершенным предварительным смешением природного газа и воздуха, например типа ГНП конструкции института «Теплопроект». Длина стандартных горелочных камней этих горелок практически определяет толщину футеровки боковых стен печи. Эксплуатация печей показывает, что при таком исполнении толщина боковой футеровки занижена. Это приводит к повышенным потерям тепла теплопроводностью через кладку и снижению эффективности использования топлива. Кроме того, металлопродукция, например нитки проволоки, протягиваемые у боковых стен в камере выдержки подстывают, что приводит к ухудшению их физико-механических свойств. Секции промежуточного пода этой печи по всей длине выполнены из дорогостоящей жаростойкой стали, например марки Х23Н19С2Л, что технически и экономически оправдано только для камеры окончательного нагрева с наиболее высокими технологическими температурами. Поэтому актуальной является задача снижения стоимости промежуточного пода.As a rule, burners with incomplete preliminary mixing of natural gas and air, for example, type GNP designed by the Teploproekt Institute, are installed on low-oxidation heating furnaces of metal products. The length of the standard burner stones of these burners practically determines the thickness of the lining of the side walls of the furnace. Operation of the furnaces shows that with this design the thickness of the side lining is underestimated. This leads to increased heat loss by thermal conductivity through the masonry and a decrease in fuel efficiency. In addition, metal products, for example, wire strands stretched near the side walls in the holding chamber, underlie, which leads to a deterioration in their physical and mechanical properties. The sections of the intermediate hearth of this furnace along the entire length are made of expensive heat-resistant steel, for example, grade Х23Н19С2Л, which is technically and economically justified only for the final heating chamber with the highest technological temperatures. Therefore, the urgent task is to reduce the cost of the intermediate hearth.

Наиболее близкой к предлагаемой является печь с промежуточным подом по патенту РФ №2210707, опубл. в бюл. №23, 20.08.03 г.(F 27 В 9/30, С 21 D 9/56, F 27 D 1/02). Эта печь отличается тем, что для удешевления и повышения стойкости промежуточный под выполнен комбинированным. В Closest to the proposed is a furnace with an intermediate hearth according to the patent of the Russian Federation No. 2210707, publ. in bull. No. 23, 08.20.03 (F 27 B 9/30, C 21 D 9/56, F 27 D 1/02). This furnace is characterized in that in order to reduce the cost and increase the durability, the intermediate under is made combined. AT

камерах предварительного нагрева и выдержки секции промежуточного пода изготовлены из стойкого к ударным нагрузкам материала, а в камере окончательного нагрева - из высокотеплопроводной керамики. Для этих печей также характерны, описанные выше недостатки, связанные с недостаточной толщиной боковой футеровки печи. Однако комбинированное выполнение пода позволяет снизить его стоимость.preheating and holding chambers of the intermediate hearth section are made of shock-resistant material, and in the final heating chamber are made of highly heat-conducting ceramics. These furnaces are also characterized by the above-described disadvantages associated with the insufficient thickness of the side lining of the furnace. However, the combined execution of the hearth can reduce its cost.

В отличие от технического решения по патенту РФ 2210707 комбинированный под в камерах предварительного нагрева 1 и выдержки 3 выполнен из секций, изготовленных из жаростойкого чугуна, например марки ЧС 5Ш по ГОСТ 7769-82, а в камере окончательного нагрева 2 - из жаростойкой стали, например марки Х23Н19С2Л по ГОСТ977-88. Удешевление промежуточного пода 4 при одинаковом конструктивном исполнении секций из указанных материалов не является очевидным, так как жаростойкая огнеупорная керамика, например карбид кремния, дороже указанной марки стали, которая в свою очередь дороже жаростойкого чугуна. Относительно срока службы секций из карбида кремния следует отметить, что их жаростойкость и теплопроводность выше чем у жаростойких сталей, но для многократного использования их использовать не удается. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации каналы секций забиваются окалиной. Очистить при остановке печей чугунные и стальные секции удается, а керамические секции, как правило, раскалываются. Именно поэтому при постановке технической задачи критерием являлась не стойкость, а срок службы секций, учитывающий возможность многократного их использования, а в конечном итоге существенного уменьшения затрат на замену.Unlike the technical solution according to RF patent 2210707, the combined under in the pre-heating chambers 1 and the shutter speed 3 are made of sections made of heat-resistant cast iron, for example, ChS 5Sh grade according to GOST 7769-82, and in the final heating chamber 2, from heat-resistant steel, for example Х23Н19С2Л brands according to GOST977-88. The cost of the intermediate hearth 4 with the same structural design of the sections of these materials is not obvious, since heat-resistant refractory ceramics, such as silicon carbide, are more expensive than this steel grade, which in turn is more expensive than heat-resistant cast iron. Regarding the service life of silicon carbide sections, it should be noted that their heat resistance and thermal conductivity are higher than that of heat-resistant steels, but they cannot be used for repeated use. This is due to the fact that during operation, the channels of the sections become clogged with scale. It is possible to clean cast iron and steel sections when the furnaces are stopped, and ceramic sections, as a rule, crack. That is why when setting the technical task, the criterion was not durability, but the service life of the sections, taking into account the possibility of their repeated use, and ultimately a significant reduction in replacement costs.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности использования топлива, качества металлопродукции и срока службы секций промежуточного пода при снижении их стоимости.The technical task of the proposed utility model is to increase fuel efficiency, quality of metal products and the service life of the sections of the intermediate hearth while reducing their cost.

Решение поставленной задачи достигается тем, что стандартные горелочные камни снабжены дополнительными насадками, толщина боковой футеровки печи увеличена на их длину, а секции промежуточного пода по всей длине печи полностью выполнены из стойкого к ударным нагрузкам материала. Решение поставленной задачи достигается также тем, что в камерах предварительного нагрева и выдержки секции промежуточного пода выполнены из жаростойкого чугуна, а в камере окончательного нагрева - из жаростойкой стали.The solution to this problem is achieved by the fact that standard burner stones are equipped with additional nozzles, the thickness of the side lining of the furnace is increased by their length, and the sections of the intermediate hearth along the entire length of the furnace are completely made of impact-resistant material. The solution to this problem is also achieved by the fact that in the pre-heating and holding chambers, the sections of the intermediate hearth are made of heat-resistant cast iron, and in the final heating chamber, they are made of heat-resistant steel.

На чертеже изображена предлагаемая печь с промежуточным комбинированным подом. Фиг.1 соответствует продольному разрезу печи. Печь содержит последовательно размещенные камеру 1 предварительного нагрева, камеру 2 окончательного нагрева и камеру 3 выдержки. Печь по высоте разделена промежуточным комбинированным подом 4. Он выполнен из секций установленных с зазорами по длине на начальном участке камеры 1 и полностью в камере 2. После начального участка в камере 1 и полностью в камере 3 секции пода 4 установлены без зазоров. В конце камеры 1 перед The drawing shows the proposed furnace with an intermediate combined hearth. Figure 1 corresponds to a longitudinal section of the furnace. The furnace contains sequentially placed pre-heating chamber 1, final heating chamber 2 and holding chamber 3. The furnace is divided in height by an intermediate combined hearth 4. It is made of sections installed with gaps in length in the initial section of chamber 1 and completely in chamber 2. After the initial section in chamber 1 and completely in chamber 3, hearth sections 4 are installed without gaps. At the end of chamber 1 before

камерой 2 под подом 4 установлен рекуператор 5 для нагрева первичного воздуха, а в камере 2 над 4 установлены горелки 6 для неполного сжигания природного газа первичным воздухом, а под подом 4 - сопла 7 для подачи вторичного воздуха на дожигание продуктов неполного сгорания. На фиг.2 представлен разрез (А-А) камеры 2 по оси установки горелок 6, расположенных по боковым сторонам в шахматном порядке относительно друг друга. Сопла 7 установлены в шахматном порядке относительно горелок. Горелки снабжены стандартными горелочными камнями 8 и дополнительными насадками 9, что позволило увеличить толщину боковых стен всей футеровки печи и за счет этого существенно снизить потери тепла теплопроводностью через кладку в окружающую среду, а именно эта расходная статья потерь является наибольшей в тепловом балансе протяжных печей, поэтому расход топлива предлагаемой печи существенно ниже чем у ее аналогов.a recuperator 5 for heating primary air is installed under chamber 2 under hearth 4, and burners 6 are installed in chamber 2 above 4 for incomplete combustion of natural gas with primary air, and nozzles 7 are used under hearth 4 for supplying secondary air for afterburning of incomplete combustion products. Figure 2 presents a section (aa) of the chamber 2 along the axis of installation of the burners 6 located on the sides in a checkerboard pattern relative to each other. Nozzles 7 are staggered relative to the burners. The burners are equipped with standard burner stones 8 and additional nozzles 9, which made it possible to increase the thickness of the side walls of the entire lining of the furnace and thereby significantly reduce heat loss by heat conduction through the masonry to the environment, namely, this expense item of losses is the largest in the heat balance of long furnaces, therefore fuel consumption of the proposed furnace is significantly lower than that of its analogues.

Выше указано, что на печах малоокислительного нагрева, как правило, устанавливают горелки с незавершенным предварительным смешением природного газа и воздуха, например типа ГНП института «Теплопроект». Дополнительные насадки позволяют увеличить предварительное смешение газа и воздуха перед выходом продуктов неполного сгорания в рабочее пространство камеры 2 и обеспечить меньшее окисление металлопродукции за счет улучшения качества малоокислительной атмосферы. Кроме того, в камерах 3 выдержки аналогов предлагаемой печи, например в протяжных печах для термообработки проволоки, наблюдается подстывание отдельных ниток, протягиваемых через каналы промежуточного пода 4, в непосредственной близости от боковых стен, что приводит к ухудшению механических свойств металлопродукции. Утолщение боковой футеровки печи позволяет решить эту проблему. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет не только снизить расход топлива, но и улучшить качество металлопродукции.It is indicated above that, as a rule, burners with incomplete preliminary mixing of natural gas and air, for example, the GNP Institute Teploproekt, are installed on low-oxidation heating furnaces. Additional nozzles can increase the preliminary mixing of gas and air before the release of products of incomplete combustion in the working space of the chamber 2 and to provide less oxidation of metal products by improving the quality of low-oxidizing atmosphere. In addition, in the exposure chambers 3 of the analogues of the proposed furnace, for example, in broaching furnaces for heat treatment of wire, underlining of individual threads is drawn through the channels of the intermediate hearth 4 in the immediate vicinity of the side walls, which leads to a deterioration in the mechanical properties of metal products. The thickening of the side lining of the furnace can solve this problem. Thus, the proposed utility model allows not only to reduce fuel consumption, but also to improve the quality of metal products.

На начальном участке камеры 1 установлен рекуператор 10 для нагрева вторичного воздуха, а за ним дымовая труба 11. При развитой поверхности рекуператора 5 и удлиненной камере 1 рекуператор 10 не всегда целесообразно устанавливать, так как чрезмерное охлаждение уходящих продуктов сгорания может привести к конденсации водяных паров и снижению стойкости секций промежуточного пода 4 на начальном участке 1. Установка рекуператора 5 является обязательной, так как нагрев первичного воздуха подавляет образование сажистого углерода в продуктах неполного сгорания, что способствует улучшению качества их химического состава и снижению окисления металлопродукции. Все камеры печи снабжены съемным сводом 12.At the initial section of chamber 1, a recuperator 10 is installed for heating secondary air, followed by a chimney 11. With a developed surface of the recuperator 5 and an elongated chamber 1, it is not always advisable to install the recuperator 10, since excessive cooling of the exhaust products of combustion can lead to condensation of water vapor and reduce the resistance of the sections of the intermediate hearth 4 in the initial section 1. Installing a recuperator 5 is mandatory, since the heating of the primary air inhibits the formation of soot carbon in the products complete combustion, which helps to improve the quality of their chemical composition and reduce oxidation of metal products. All chambers of the furnace are equipped with a removable vault 12.

Предлагаемая полезная модель протяжной печи с промежуточным комбинированным подом внедрена на агрегате №12 сталепроволочного цеха №1 ОАО «Северсталь - метиз» Череповецкий завод. В результате внедрения получен значительный экономический эффект.The proposed utility model of a broaching furnace with an intermediate combined hearth was introduced at unit No. 12 of the steel wire workshop No. 1 of Severstal-metiz Cherepovets Plant. As a result of the implementation, a significant economic effect was obtained.

Claims

1. A broaching furnace with an intermediate combined hearth, comprising a preheating chamber sequentially, a final heating chamber with nozzles and burners installed in it with standard burner stones, and a metal holding chamber at a given temperature, divided in height into parallel zones by an intermediate hearth, made in the form sections installed on the initial section of the preheating chamber and completely in the final heating chamber with gaps along the length of the furnace, characterized in that stones of standard burner provided with further nozzles, the thickness of the side lining of the furnace is increased by their length, and intermediate section over the entire length of the hearth furnace is completely made of resistant material to impact loads.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that in the chambers of preheating and holding sections of the intermediate hearth are made of heat-resistant cast iron, and in the chamber of final heating is made of heat-resistant steel.